E. PEMILIHAN POMPA AIR IRIGASI
1. Pemberian Irigasi Secara Langsung
Data awal yang diperlukan adalah besarnya debit pemompaan (Q) dalam satuan liter/s. Besarnya debit pemompaan ini tergantung pada luas areal tanaman (A) dalam satuan hektar, kebutuhan air irigasi bagi tanaman dalam satuan mm/hari, dan lama pemberian air dalam satu kali pemberian air, dalam satuan jam pada setiap masa pertumbuhan tanaman. Persamaan untuk menghitung debit ini adalah sebagai berikut.
= × ×2.78 T y A Q ………..….. (8)
di mana :
Q : debit kebutuhan tanaman (liter/s). A : luas areal tanaman (hektar). y : jumlah air irigasi (mm). T : lama pemompaan (jam).
Nilai 2.78 adalah faktor pengali untuk konversi satuan.
Nilai kebutuhan air irigasi dihitung berdasarkan data iklim yang terdapat dalam database software. Nilai ini dihitung berdasarkan nilai ETo, ETc, dan kondisi curah hujan suatu daerah. Jadi input yang mempengaruhi nilai kebutuhan irigasi ini adalah input lokasi.
Selain debit dihitung juga interval irigasi, yaitu selang waktu antara satu pemberian air dengan pemberian air berikutnya. Interval irigasi ditentukan dengan rumus berikut.
ETc D RAM i= × ………..….. (9) di mana :
i : interval irigasi (hari).
RAM : air tanah yang siap digunakan tanaman (readly available moisture) (mm/m).
D : kedalaman akar tanaman (m).
ETc : evapotranspirasi tanaman atau kebutuhan air tanaman (mm/hari) dihitung berdasarkan data iklim yang terdapat dalam software. RAM dihitung dengan persamaan berikut.
RAM =TAM× p………..….. (10) di mana :
TAM : total air tanah tersedia (total available moisture), nilai TAM ditentukan berdasarkan input lokasi yang menentukan jenis tanah, seperti ditunjukkan pada Tabel 2 dengan satuan mm/m.
p : fraksi dari TAM, yang nilainya berbeda-beda pada setiap jenis tanaman seperti ditunjukkan pada Tabel 3.
Nilai ETc yang digunakan dalam software ini dihitung berdasarkan nilai ETo yang ditentukan berdasarkan data iklim suatu daerah. Data iklim
yang ada di dalam software ini adalah data iklim daerah Bogor. Dengan memilih lokasi Darmaga, Bogor maka software akan mengambil data iklim daerah Bogor dan mengolahnya untuk menentukan ETo, ETc, dan kebutuhan irigasi tanaman. Daerah Bogor terletak pada ketinggian 250 m dpl, dan pada koordinat 6.5° L.S. dan 106.80° B.T. Data iklim daerah Bogor dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Data iklim daerah Bogor
Bulan Suhu rata-rata (oC) Kelembaban (%) Kecepatan angin (m/s) Lama penyinaran (jam) Januari 24.7 90 1.9 4.3 Pebruari 24.8 87 1.9 5.4 Maret 24.8 87 1.9 7.6 April 25.6 81 1.5 7.4 Mei 26.0 85 1.4 9.1 Juni 26.1 81 1.3 10.0 Juli 25.3 84 1.5 9.3 Agustus 24.8 82 1.6 9.1 September 25.8 83 1.9 8.3 Oktober 25.4 87 1.8 7.0 Nopember 25.5 85 1.8 7.0 Desember 24.9 88 1.8 3.1
Sumber : Stasiun Klimatologi kelas 1 Darmaga, Bogor.
Nilai ETo dapat ditentukan dengan menggunakan beberapa metode diantaranya adalah metode Blaney-Criddle, metode radiasi, metode Penman, dan metode panci evaporasi. Metode yang digunakan di dalam
software ini adalah metode radiasi.
Penentuan ETo dengan menggunakan metode radiasi memerlukan data iklim diantaranya suhu rata-rata dalam oC, kecepatan angin dalam m/s, lama penyinaran matahari dalam jam, kelembaban udara dalam %, ketinggian lokasi diatas permukaan laut dalam meter, dan koordinat lokasi berdasarkan garis lintang. Nilai ETo dihitung dengan menggunakan Persamaan 1.
Nilai ETo adalah nilai perkalian W dengan Rs setelah dilakukan koreksi dengan menggunakan gambar pada Lampiran 5. Nilai c pada Persamaan 1 adalah kemiringan dari garis ETo. Cara menentukan nilai ETo dengan melihat diagram pada Lampiran 5 adalah tentukan grafik yang akan digunakan berdasarkan kelembaban suatu daerah, untuk daerah Bogor
grafik yang digunakan adalah grafik IV pada Lampiran 5, sumbu x merupakan nilai dari perkalian W sengan Rs, tarik garis lurus ke atas yang akan memotong garis kecepatan angin. Garis 1 untuk kecepatan angin 0-2 m/s, garis 2 untuk kecepatan angin 2-5 m/s, garis 3 untuk kecepatan angin 5-8 m/s, dan garis 4 untuk kecepatan angin lebih dari 8 m/s. Kemudian tarik garis mendatar dari garis kecepatan angin yang akan memotong sumbu y, maka akan didapat nilai ETo. Kemudian dilakukan penentuan nilai ETc dengan menggunakan Persamaan 3.
Selanjutnya dilakukan penentuan nilai kebutuhan irigasi tanaman (y). Nilai ini dipengaruhi oleh kondisi curah hujan suatu daerah. Kebutuhan irigasi tanaman dihitung dengan mengurangi nilai ETc dengan nilai hujan efektif suatu daerah pada setiap bulannya. Nilai kebutuhan irigasi yang digunakan dalam perhitungan di dalam software ini adalah nilai kebutuhan irigasi tertinggi pada setiap masa pertumbuhan tanaman. Jumlah curah hujan dan hujan efektif dari daerah Darmaga, Bogor dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Curah hujan dan hujan efektif daerah Darmaga, Bogor Bulan Hujan (mm/bulan) Hujan efektif (mm/bulan) Januari 385 163.5 Pebruari 368 161.8 Maret 308 155.8 April 476 172.6 Mei 338 158.8 Juni 272 152.2 Juli 223 143.4 Agustus 226 144.3 September 348 159.8 Oktober 413 166.3 Nopember 518 176.8 Desember 454 170.4
Sumber : Stasiun Klimatologi kelas 1 Darmaga, Bogor.
Input lokasi juga menentukan jenis tanah pada lokasi tersebut, yang juga akan menentukan besarnya nilai TAM pada masing-masing lokasi tersebut. Jenis tanah untuk daerah Darmaga, Bogor adalah lempung.
Nilai debit pada masing-masing masa pertumbuhan tanaman dihitung pada masa awal, vegetatif, generatif, dan masa pematangan. Dari masing-
masing nilai debit ini dipilih nilai debit terbesar untuk kemudian digunakan dalam perhitungan berikutnya.
Dalam penerapannya di lapangan debit pemompaan yang didapat ini juga disesuaikan dengan karakteristik sumur atau sumber air yang tersedia. Perubahan lama pemberian air diperlukan jika debit yang dapat disediakan oleh sumber air tidak dapat memenuhi debit pemompaan berdasarkan hitungan awal. Hal ini menjadi masalah dalam pembangunan perangkat lunak ini karena terkait dengan kondisi sumber air yang tersedia pada suatu lahan, maka dalam hal ini diambil asumsi bahwa debit sumber air yang tersedia selalu dapat memenuhi debit yang diperhitungkan.
Diameter pipa hantar dan diameter pipa hisap ditentukan berdasarkan kapasitas (debit) pemompaan. Sebagai pegangan ukuran diameter pipa hantar dan hisap diperlihatkan pada Tabel 6.
Tabel 6. Pegangan umum diameter pipa berdasarkan kapasitas pompa Debit (m3/jam) 30 - 60 60 - 100 100 - 140 140 -180 180 - 220 Debit (liter/detik) 8 - 17 17 - 28 28 - 39 39 - 50 50 - 62
Diameter pipa (mm) 50 75 100 125 150
Diameter pipa (inchi) 2 3 4 5 6
Sumber : Kalsim, 2003
Perhitungan untuk menentukan total head loss memerlukan data jenis pipa yang digunakan, jenis–jenis perlengkapan yang terpasang pada pipa hisap dan pipa hantar, panjang pipa hantar, dan panjang pipa hisap.
Kehilangan energi gesekan pipa umumnya dihitung dengan rumus dari Hazen-William. Untuk kehilangan energi pada perlengkapan lainnya dihitung dengan persamaan berikut.
Pada saringan pompa: g v K hf s 2 2 × = ……….…………..….. (11)
Pada klep kaki :
g v K hf f 2 2 × = ……….…………..….. (12)
v adalah kecepatan aliran dalam satuan m/s yang didapat dari persamaan
A Q
v= …………..….……….…….…..….. (13)
Velocity head dihitung dengan persamaan berikut. g v vh 2 2 = ……….………….………..(14) di mana :
A : luas dari penampang pipa (m2). V : kecepatan aliran (m/s).
g : gravitasi bumi, bernilai 9.81 m/s2. vh : velocity head (m).
Kf dan Ks adalah konstanta, umumnya diasumsikan nilai Ks = 0.95 dan nilai Kf = 0.80.
Head loss dalam klep dan sambungan pipa lainnya ditentukan dengan menggunakan nomogram pada Lampiran 6. Pada nomogram dapat ditentukan panjang (L) dari masing- masing perlengkapan yang terpasang, dengan cara menarik garis lurus yang menghubungkan antara jenis perlengkapan yang terpasang dengan diameter pipa yang digunakan, garis lurus ini akan memotong panjang (L), atau dengan menggunakan tabel yang menunjukkan kehilangan gesekan pada berbagai diameter pipa pada Lampiran 7. Nilai ini akan digunakan dalam rumus Hazen-William, seperti pada Persamaan 5.
Head loss pada pipa hisap dan pipa hantar dapat dihitung dengan menambahkan semua head loss yang terjadi karena gesekan, dan perlengkapan yang terpasang pada pipa. Kemudian total head loss didapat dengan menjumlahkan total head loss pada pipa hisap dan total head loss
pada pipa hantar.
Perhitungan selanjutnya adalah menentukan WHP (water horse power) atau tenaga teoritis yang diperlukan untuk memompa air dengan debit dan tinggi head tertentu dalam satuan HP, dihitung dengan menggunakan Persamaan 6.
Asumsi efisiensi daya motor yang digunakan di dalam perhitungan
tenaga aktual yang diperlukan oleh mesin untuk memompa dalam satuan HP. BHP dihitung dengan Persamaan 7.
Selanjutnya software akan menentukan pompa yang sebaiknya digunakan. Program akan memilih pompa dari database dengan nilai BHP yang sama atau sedikit lebih tinggi dari nilai BHP yang dibutuhkan. Kemudian menentukan nilai head dengan memasukkan nilai debit yang dibutuhkan. Head dihitung dengan menggunakan persamaan linier yang menunjukkan hubungan antara debit dan head pada setiap BHP yang berbeda. Grafik dan persamaan hubungan antara debit dan head pada BHP yang berbeda ini disajikan pada Lampiran 13. Nilai head ini dibandingkan dengan nilai head yang dibutuhkan, jika nilainya sama dengan atau lebih dari nilai head yang dibutuhkan maka pompa ini dianggap mencukupi. Jika nilai head lebih kecil dari nilai head yang dibutuhkan, maka program akan memilih pompa dengan BHP yang lebih tinggi dan melakukan prosedur yang sama untuk membandingkan nilai head berdasarkan persamaan dengan nilai head yang dibutuhkan.